21
РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина Автоматизация процедур размещения технологических объектов газовой залежи Ермолаев А.И. [email protected]

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

  • Upload
    oona

  • View
    97

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина Автоматизация процедур размещения технологических объектов газовой залежи Ермолаев А.И. [email protected]. 1. ЦЕЛИ. Повышение степени обоснованности проектных решений. Сокращение времени проектирования систем разработки и обустройства месторождений. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Автоматизация процедур размещения технологических объектов газовой

залежи

Ермолаев А.И.

[email protected]

Page 2: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

ЦЕЛИ

размещения УКПГ (3)

расстановки добывающих скважин (1)

размещения кустовых площадокс распределением скважин по кустам (2)

Повышение степени обоснованности проектных

решений

Сокращение времени проектирования систем разработки

и обустройства месторождений

ЗАДАЧИ:

Автоматизированное проектирование

1

Page 3: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Проблемы проектирования вариантов размещения скважин, кустовых площадок и распределения скважин

по кустам, размещения УКПГ

Существующие подходы:

1. Проектировщик:изменение координат скважин,

кустовых площадок, УКПГ, исходя из эвристических правил

рациональной разработки

2. Алгоритмы оптимизации:изменение координат скважин,

кустовых площадок, УКПГ

Программные комплексы по газогидродинамическому

моделированию и гидравлическим расчетам:

значение показателя эффективности варианта

(коэффициент извлечения газа, ЧДД и т.п.)

Дополнительная информация

или

Недостатки существующих подходов:

1. Анализ ограниченного числа вариантов (1-й подход)2. Многократный запуск гидродинамического симулятора (2-й подход)

2

Page 4: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Проектировщик (эксперт):Критерии рационального

размещения (эвристические правила)

2. Алгоритмы оптимизации:

изменение координат скважин, кустовых

площадок , УКПГ, расчет значений критериев

проектировщика

Программные комплексы по газогидродинамическим и гидравлическим расчетам:

значения выходных характеристик вариантов

Предлагаемый подход к автоматизированному проектированию размещения скважин, кустовых площадок и распределения скважин по

кустам, размещения УКПГ

Оптимальное решение с точки

зрения критериев проектировщика

Требуется корректировка?

да нет

Дополнитель-ная информация

3

Page 5: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Преимущества

увеличение числа «просматриваемых»

вариантов

сокращение числа обращенийк гидродинамическому

симулятору

повышение степени обоснованности

принимаемых проектных решений

сокращение времени проектирования систем

разработки месторождений

4

Page 6: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Под рациональным размещением заданного числа скважин понимается такое расположение забоев скважин в продуктивном пласте, при котором обеспечивается:

а) примерное равенство «областей влияния» скважин;

б) максимально возможный охват пласта (минимизация расстояния от скважины до любого участка пласта);

в) приближение скважин к участкам пласта, обладающим наибольшей «продуктивностью».

г) ……………………………………………

1.1. Эвристические правила размещения скважин (критерии рационального размещения)

Задача 1. Размещение скважин 5

Page 7: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

1.2. Постановка задачи размещения добывающих скважин

Рассматривается залежь произвольной формы, заданная двумерной областью, состоящей из п блоков.

Исходя из правил а,б,в,… определить s блоков, содержащих добывающие скважины, где s – количество скважин, s < n,

n/s – целое число.

Оценка j - полезности j-го блока:

A) Vj - экспертная оценка полезности j–го блока;B) Vj – запасы газа j–го блока;C) Vj – коэффициент извлечения газа при размещении единственной скважины в j–м блоке;D) Vj - ….

}max{ jVV

j=Vj/V (**)

Rij - расстояние между центрами i-го и j-го блоков

}max{ ijRR rij=Rij/R (*)

6

Page 8: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

1.3. Расчет cij - «потерь» от удалённости скважины,расположенной в i-м блоке, от j-го блока

i, j=1,…,n,

j из (**)

rij из (*)

где - экспертная оценка важности показателя r - «расстояния» по отношению к показателю - «полезности».

ji

jirc ijj

ij,0

,)1( [0,1],

xij: xij=1, если j-й блок включен в «область влияния» скважины,

размещенной в i-м блоке; xij=0 - в ином случае;

тогда xii=1, если i-й блок содержит скважину; xii=0 - в ином случае.

Искомые переменные

7

Page 9: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

1

1, 1, (3)n

iji

x j n

1

( / ) , 1, (4)n

ij iij

x n s x i n

{0,1}, 1, , 1, . (5)ijx i n j n

n

iii sx

1

)2(

(1)x

ij

n

iij

n

j

xс min1 1

1.4. Модель размещения забоев скважин 8

Page 10: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Месторождение состоит из 8 пластов (эксплуатационных объектов), приуроченных к апт-сеноманским и валанжинским отложениям. Месторождение предлагается разрабатывать 28 вертикальными скважинами, объединенными в 4 куста, с индивидуальной сеткой скважин для каждого эксплуатационного объекта с единой системой сбора скважинной продукции и одной УКПГ.

ПластЗапасы,

V, млрд.м3

Число скважин, s

PK21-1 16.08 5AT6-7 13.12 4BT5-1 6.03 4BT5-2 2.46 2BT6-2 8.27 4BT7 3.46 2BT9-2 2.86 2BT10 7.79 5

1.5. Пример решения задачи размещения скважин 9

Page 11: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗМЕЩЕНИЯ СКВАЖИН (пласт АТ6-7)

Основные геолого-физические параметры пласта:

Изолиния эффективной газонасыщенной толщины

ГВК

Скважина

Условные обозначения

Автоматизированное размещение Экспертное размещение

Начальное пластовое давление, МПа 16,417.8

Пористость, доли ед. 0,100,29

Начальная газонасыщенность, % 080

Проницаемость, мД 10594

10

Page 12: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Задача 2. Размещение кустовых площадоки распределение скважин по кустам

2.1. Постановка задачи

Задача: Найти наилучшее расположение кустовых площадоки наиболее предпочтительное распределение скважин по кустам при известном расположении забоев скважин.

Критерий оптимальности: Минимум суммарной стоимости строительства скважин и кустовых площадок.

Рассматриваются скважины с одним забоем.

Залежь представляется двумерной областью, состоящей из т одинаковых блоков (квадратов).

11

Page 13: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

2.2. Исходные параметры и искомые переменные

Исходные данные:1. S - предельное число кустовых площадок иК - максимальное количество скважин в кусте.2. Сi – стоимость сооружения кустовой площадки в i-м блоке, i=1,…,m,wij – стоимость строительства скважины, соединяющей центр i–го блока с j–м забоем;3. Параметры сij:а) если Rij D, то сij = wij ;б) если Rij > D, то сij=W, где, W>>max{wij};Искомые переменные:1) xij, где xij=1, если j-я скважина подключается к кустовой площадке, находящейся в i-м блоке, и xij=0, в ином случае; 2) yi, где yi=1, если в i-м блоке располагается кустовая площадка (КП), и yi=0, в ином случае.

12

Page 14: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

2.3. Модель размещения кустовых площадок и распределения скважин по кустам

,1 1 1

minm n m

ij ij i iX Y

i j i

c x C y

1

m

ii

y S

1

1, 1,m

iji

x j n

{0,1}, {0,1}, 1, , 1, .i ijy x i m j n

1

, 1,n

ij ij

x Ky i m

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

13

Page 15: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

2.4. Представление газоносной площадидвумерной сеточной областью

0 500 1000 1500 2000 2500m

1:50000

14

Page 16: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

2.5. Сравнение автоматизированного и экспертного размещения кустовых площадок и распределения скважин по кустам

Автоматизированное размещение Экспертное размещение

- Положение кустовой площадки (К-I, II, III, IV)

- Положение забоев скважин

15

Page 17: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Задача 3. РАЗМЕЩЕНИЕ УКПГ (критерий: минимум потерь пластовой энергии)

3.1. Модель размещения одной УКПГ

Исходные данные:U – множество номеров блоков,в которых возможно размещение УКПГ,Pki - выходное давление шлейфа,соединяющего i-ю КП с центром k-го блока,kU,m – число КП.

1min maxki ki m Z

k U

P z

1kk U

z

{0,1}, ,kz k U

Решение полным переборомдопустимых вариантов

размещения (для одной УКПГ)

(15)

(16)

(17)

Искомые переменные zk :zk=1, если УКПГ размещается в центреk-го блока,и zk=0, в ином случае.

Залежь представляется двумерной областью, состоящей из одинаковых блоков (квадратов)

16

Page 18: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

3.2. СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И ЭКСПЕРТНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ОДНОЙ УКПГ

51

52

53 54

71

7273

74

101

102

103

104

111

112

131

132

133

134

141

142

161

162

171

172

173

174

175

K-I

K-II

K-III

K-IV

55

УКПГ

0 500 1000 1500 2000 2500m

1:50000

K-I

K-II

K-III

K-IV

51

5253

5455

71

7273

74

101

102

103

104

112

111

131

132

133

134

141

142

162

161

171

172

173

174

175

УКПГ

0 500 1000 1500 2000 2500m

1:50000

Автоматизированное размещение

- Положение кустовой площадки (К-I, II, III, IV) и УКПГ

- Положение забоев скважин

Экспертное размещение

17

Page 19: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Показатели разработки для варианта, полученного с помощью автоматизированных процедур (1), и экспертного варианта (2)

Пласт

Объем накопленной добычи газа,

млрд. м3

Коэфф. извлечения газа,

%

Варианты

1 2 1 2

PK21-1 14.35 14.36 89.24 89.30

AT6-7 12.03 12.16 91.69 92.68

BT5-1 5.27 5.34 87.40 88.56

BT5-2 1.99 1.89 80. 98 76.83

BT6-2 7.23 7.33 87.42 88.63

BT7 1.74 1.94 50.29 56.07

BT9-2 2.47 2.50 86.36 87.41

BT10 6.75 6.86 86.65 88.06по всемпластам

51.83 52.38 86.28 87.20

4. Результаты апробации предлагаемых процедур автоматизированного проектирования

18

Page 20: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

5. Методы решения задач расстановки скважин ((1)-(5)), размещения кустовых площадок с распределением скважин по кустам ((6)-(10))

Исходные данные

Алгоритмынелинейной

оптимизации

Изменение координат скважин, кустовых площадок

Разбиение залежи на области «влияния» скважин; распределение

скважин по кустам

Методпотенциалов

(решение транспортной

задачи)Значение функции цели (1) или (6)

Окончательный вариант расстановки скважин, размещения кустовых площадок с распределением

скважин по кустам

19

Page 21: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработанный комплекс алгоритмов и программ расстановки скважин, кустовых площадок, УКПГ, распределения скважин по кустам позволяет согласовать между собой проектные решения по разработке и обустройству газовых (газоконденсатных) залежей, что ведет к повышению качества принимаемых на его основе проектных решений;

2. Применение предлагаемых моделей и алгоритмов размещения кустов скважин и УКПГ направлено на максимизацию охвата пласта дренированием, минимизацию затрат на обустройство месторождения, минимизацию потерь пластовой энергии, что ведет к формированию вариантов разработки и обустройства, обладающих высокими значениями технико-экономических показателей эффективности освоения месторождений природного газа.

20

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!